ext2文件系统中超级块源码解读

巭犇

已于 2024-09-23 16:48:36 修改

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分类专栏：文件系统文章标签： linux 运维 windows

于 2024-09-23 16:39:41 首次发布

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源码

以下代码定义了 ext2_super_block 结构体，这是 ext2 文件系统中超级块（superblock）的数据结构。超级块保存了文件系统的重要元数据信息，用于管理磁盘空间、文件、以及其他文件系统特性。

struct ext2_super_block {
	__le32	s_inodes_count;		/* Inodes count */
	__le32	s_blocks_count;		/* Blocks count */
	__le32	s_r_blocks_count;	/* Reserved blocks count */
	__le32	s_free_blocks_count;	/* Free blocks count */
	__le32	s_free_inodes_count;	/* Free inodes count */
	__le32	s_first_data_block;	/* First Data Block */
	__le32	s_log_block_size;	/* Block size */
	__le32	s_log_frag_size;	/* Fragment size */
	__le32	s_blocks_per_group;	/* # Blocks per group */
	__le32	s_frags_per_group;	/* # Fragments per group */
	__le32	s_inodes_per_group;	/* # Inodes per group */
	__le32	s_mtime;		/* Mount time */
	__le32	s_wtime;		/* Write time */
	__le16	s_mnt_count;		/* Mount count */
	__le16	s_max_mnt_count;	/* Maximal mount count */
	__le16	s_magic;		/* Magic signature */
	__le16	s_state;		/* File system state */
	__le16	s_errors;		/* Behaviour when detecting errors */
	__le16	s_minor_rev_level; 	/* minor revision level */
	__le32	s_lastcheck;		/* time of last check */
	__le32	s_checkinterval;	/* max. time between checks */
	__le32	s_creator_os;		/* OS */
	__le32	s_rev_level;		/* Revision level */
	__le16	s_def_resuid;		/* Default uid for reserved blocks */
	__le16	s_def_resgid;		/* Default gid for reserved blocks */
	/*
	 * These fields are for EXT2_DYNAMIC_REV superblocks only.
	 *
	 * Note: the difference between the compatible feature set and
	 * the incompatible feature set is that if there is a bit set
	 * in the incompatible feature set that the kernel doesn't
	 * know about, it should refuse to mount the filesystem.
	 * 
	 * e2fsck's requirements are more strict; if it doesn't know
	 * about a feature in either the compatible or incompatible
	 * feature set, it must abort and not try to meddle with
	 * things it doesn't understand...
	 */
	__le32	s_first_ino; 		/* First non-reserved inode */
	__le16   s_inode_size; 		/* size of inode structure */
	__le16	s_block_group_nr; 	/* block group # of this superblock */
	__le32	s_feature_compat; 	/* compatible feature set */
	__le32	s_feature_incompat; 	/* incompatible feature set */
	__le32	s_feature_ro_compat; 	/* readonly-compatible feature set */
	__u8	s_uuid[16];		/* 128-bit uuid for volume */
	char	s_volume_name[16]; 	/* volume name */
	char	s_last_mounted[64]; 	/* directory where last mounted */
	__le32	s_algorithm_usage_bitmap; /* For compression */
	/*
	 * Performance hints.  Directory preallocation should only
	 * happen if the EXT2_COMPAT_PREALLOC flag is on.
	 */
	__u8	s_prealloc_blocks;	/* Nr of blocks to try to preallocate*/
	__u8	s_prealloc_dir_blocks;	/* Nr to preallocate for dirs */
	__u16	s_padding1;
	/*
	 * Journaling support valid if EXT3_FEATURE_COMPAT_HAS_JOURNAL set.
	 */
	__u8	s_journal_uuid[16];	/* uuid of journal superblock */
	__u32	s_journal_inum;		/* inode number of journal file */
	__u32	s_journal_dev;		/* device number of journal file */
	__u32	s_last_orphan;		/* start of list of inodes to delete */
	__u32	s_hash_seed[4];		/* HTREE hash seed */
	__u8	s_def_hash_version;	/* Default hash version to use */
	__u8	s_reserved_char_pad;
	__u16	s_reserved_word_pad;
	__le32	s_default_mount_opts;
 	__le32	s_first_meta_bg; 	/* First metablock block group */
	__u32	s_reserved[190];	/* Padding to the end of the block */
};

以下是对各个字段的解释：

s_inodes_count: 文件系统中的 inode 数量（每个 inode 对应一个文件或目录）。
s_blocks_count: 文件系统中的块总数。
s_r_blocks_count: 为超级用户保留的块数量。
s_free_blocks_count: 文件系统中可用的空闲块数量。
s_free_inodes_count: 文件系统中可用的空闲 inode 数量。
s_first_data_block: 文件系统中第一个数据块的块号（通常是超级块后的第一个块）。
s_log_block_size: 块大小，表示为 1024 字节的对数值（例如，0 表示 1024 字节，1 表示 2048 字节，以此类推）。
s_log_frag_size: 碎片大小，类似于 s_log_block_size，控制文件碎片的大小。
s_blocks_per_group: 每个块组中的块数。
s_frags_per_group: 每个块组中的碎片数。
s_inodes_per_group: 每个块组中的 inode 数量。
s_mtime: 文件系统的最后挂载时间。
s_wtime: 文件系统的最后写入时间。
s_mnt_count: 文件系统被挂载的次数。
s_max_mnt_count: 文件系统需要被检查前的最大挂载次数。
s_magic: 魔术数字，用于识别 ext2 文件系统，通常值为 0xEF53。
s_state: 文件系统的当前状态（例如是否已挂载、是否干净卸载等）。
s_errors: 当检测到文件系统错误时的行为（例如，忽略、只读或挂起）。
s_minor_rev_level: 次版本号。
s_lastcheck: 文件系统上次被 fsck 检查的时间。
s_checkinterval: fsck 检查之间的最大时间间隔。
s_creator_os: 创建文件系统的操作系统（例如，Linux 或其他）。
s_rev_level: 文件系统的版本号。
s_def_resuid: 保留块的默认用户 ID。
s_def_resgid: 保留块的默认组 ID。

动态超级块字段（仅适用于动态修订版 EXT2_DYNAMIC_REV 的超级块）

s_first_ino: 第一个非保留 inode 的编号。
s_inode_size: inode 结构体的大小。
s_block_group_nr: 当前超级块所在的块组编号。
s_feature_compat: 向后兼容的特性集，允许内核识别并使用这些特性。
s_feature_incompat: 向后不兼容的特性集，内核无法识别的特性会阻止文件系统挂载。
s_feature_ro_compat: 只读模式下兼容的特性集，内核可以以只读方式挂载文件系统。
s_uuid: 128 位的 UUID，用于唯一标识该文件系统。
s_volume_name: 卷名，表示文件系统的名字。
s_last_mounted: 上一次挂载的目录路径。
s_algorithm_usage_bitmap: 用于压缩的算法使用位图。
s_prealloc_blocks: 预分配块的数量，用于提高性能。
s_prealloc_dir_blocks: 目录预分配的块数。
s_journal_uuid: 日志超级块的 UUID。
s_journal_inum: 日志文件的 inode 编号。
s_journal_dev: 日志文件的设备编号。
s_last_orphan: 要删除的 inode 列表的开始。
s_hash_seed: HTREE 哈希树的种子，用于目录加速。
s_def_hash_version: 默认使用的哈希版本。
s_default_mount_opts: 文件系统的默认挂载选项。
s_first_meta_bg: 第一个元数据块组的编号。
s_reserved: 用于填充的保留字段。

这个结构体定义了 ext2 文件系统的关键元数据，特别是文件系统布局、性能优化和特性支持等方面。

示例

查看超级块

[root@node09 disk]# dumpe2fs /root/disk.img 
dumpe2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          /disk
Filesystem UUID:          a26734a4-4870-488b-aae2-2fe65d1b1b6e
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      ext_attr resize_inode dir_index filetype sparse_super
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    user_xattr acl
Filesystem state:         not clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              7680
Block count:              30720
Reserved block count:     1536
Free blocks:              29374
Free inodes:              7669
First block:              1
Block size:               1024
Fragment size:            1024
Reserved GDT blocks:      119
Blocks per group:         8192
Fragments per group:      8192
Inodes per group:         1920
Inode blocks per group:   240
Filesystem created:       Mon Sep 23 16:08:15 2024
Last mount time:          Mon Sep 23 16:08:25 2024
Last write time:          Mon Sep 23 16:08:25 2024
Mount count:              1
Maximum mount count:      -1
Last checked:             Mon Sep 23 16:08:15 2024
Check interval:           0 (<none>)
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:	          128
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      7e41a23f-3fd0-4bd8-be59-298c6ebdc79a

Group 0: (Blocks 1-8192)
  Primary superblock at 1, Group descriptors at 2-2
  Reserved GDT blocks at 3-121
  Block bitmap at 122 (+121), Inode bitmap at 123 (+122)
  Inode table at 124-363 (+123)
  7782 free blocks, 0 free inodes, 2 directories
  Free blocks: 411-8192
  Free inodes:

超级块对应的16进制内容

[root@node09 ~]# hexdump -s 1K -n 1k /root/disk.img -C
00000400  00 1e 00 00 00 78 00 00  00 06 00 00 be 72 00 00  |.....x.......r..|
00000410  f5 1d 00 00 01 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000420  00 20 00 00 00 20 00 00  80 07 00 00 f9 21 f1 66  |. ... .......!.f|
00000430  f9 21 f1 66 01 00 ff ff  53 ef 00 00 01 00 00 00  |.!.f....S.......|
00000440  ef 21 f1 66 00 00 00 00  00 00 00 00 01 00 00 00  |.!.f............|
00000450  00 00 00 00 0b 00 00 00  80 00 00 00 38 00 00 00  |............8...|
00000460  02 00 00 00 01 00 00 00  a2 67 34 a4 48 70 48 8b  |.........g4.HpH.|
00000470  aa e2 2f e6 5d 1b 1b 6e  00 00 00 00 00 00 00 00  |../.]..n........|
00000480  00 00 00 00 00 00 00 00  2f 64 69 73 6b 00 00 00  |......../disk...|
00000490  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
000004c0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 77 00  |..............w.|
000004d0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000004e0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 7e 41 a2 3f  |............~A.?|
000004f0  3f d0 4b d8 be 59 29 8c  6e bd c7 9a 01 00 00 00  |?.K..Y).n.......|
00000500  0c 00 00 00 00 00 00 00  ef 21 f1 66 00 00 00 00  |.........!.f....|
00000510  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000560  01 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000570  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000800
[root@node09 ~]#